Nr ćw.: 308	Data: 06.05.2003	Bartek Banaszak	WBAiIŚ	Semestr: II	Grupa: 4
Prowadzący: Jędrzej Łukasiewicz			Przygotowanie:	Wykonanie:	Ocena:

Temat: Wyznaczanie współczynnika załamania światła za pomocą refraktometru Abbego.

1. Opracowanie teoretyczne:

Prawo załamania światła (Snella)- Promień świetlny na granicy dwóch ośrodków (optycznie gęstszego i optycznie rzadszego) ulega załamaniu tworząc w ośrodku gęstszym mniejszy kąt z normalną do powierzchni niż w ośrodku rzadszym. Przy tym zjawisku wyróżniamy kąt padania oraz kąt załamania promienia świetlnego. Stosunek sinusów obu tych kątów jest wielkością stałą dla danej pary ośrodków i danej długości fali świetlnej.

Bezwzględnego współczynnik załamania wyraża się jako stosunek prędkości światła w próżni do prędkości światła w danym ośrodku:

Bezwzględny współczynnik załamania jest zawsze większy od jedności, ponieważ właśnie w próżni prędkość światła jest największa.

Względny współczynnik załamania wyraża załamanie światła na granicy dwóch ośrodków materialnych- jest to stosunek bezwzględnych współczynników załamania właśnie tych ośrodków:

Całkowite odbicie wewnętrzne zachodzi przy kącie granicznym. Promienie, które biegną z ośrodka optycznie gęstszego do rzadszego odchylają się od prostopadłej tym bardziej, im większy jest kąt padania α. Kąt załamania osiąga 90^O przy pewnym kącie α_g, czyli tzw. kącie granicznym- wtedy promień nie przechodzi do ośrodka optycznie rzadszego. Tak więc- przy kącie granicznym oraz przy większych kątach padania promienie ulegają całkowitemu odbiciu.

Refraktometr Abbego (zasada działania)- Należy tak ustawić pryzmaty, by część światła padała na ciecz pod kątem granicznym. Przy takim biegu promienia świetlnego w polu widzenia lunetki zauważymy obszar jasny i ciemny. Położenie granicy między tymi obszarami zależy od wartości współczynnika załamania cieczy. Granica ta jest naprowadzana na środek pola widzenia przez obrót pryzmatów za pomocą pokrętła sprzężonego z podziałką, z której odczytuje się wartość współczynnika załamania.

2. Dane eksperymentalne:

	Stężenie
Pomiar	H2O	10%	30%	50%	70%
I	1,33	1,34	1,37	1,4	1,426
II	1,331	1,342	1,372	1,401	1,429
III	1,329	1,341	1,373	1,4	1,425
IV	1,33	1,34	1,37	1,399	1,428
V	1,332	1,342	1,371	1,402	1,426

Tabelka 1

Temperatura	Stężenie 50%
25ºC	1,4
30ºC	1,399
35ºC	1,399
40ºC	1,398
45ºC	1,397
50ºC	1,396
55ºC	1,395
60ºC	1,394
65ºC	1,393

Tabelka 2

3. Obliczenia:

• Wyznaczam średnią współczynnika załamania światła dla poszczególnych stężeń roztworu:

	H2O	10%	30%	50%	70%
średnia	1,3304	1,341	1,3712	1,4004	1,4268

Dane potrzebne do wykonania wykresu obliczyłem w programie Stats:

Współczynniki nachylenia (współczynnik a): 0,001405

Przecięcie z osią Y (współczynnik b): 1,329

Niepewność współczynnika nachylenia: 2,81366E-5

Niepewność przecięcia z osią Y: 0,0011326

Współczynnik korelacji: 0,9994

4. Błędy:

• Obliczam odchylenie standardowe średniej arytmetycznej.

Uwaga: wykonałem 5 pomiarów, wiec wynik mnożę przez współczynnik Studenta- Fishera, który w tym przypadku wynosi t_n = 1.2.

	Stężenie
Pomiar	H2O	10%	30%	50%	70%
Współczynnik załamania n	1,3304	1,341	1,3712	1,4004	1,4268
Odchylenie standardowe σ	0,000509902	0,000447214	0,000583095	0,000509902	0,000734847
σ * 1,2	0,0006118824	0,0005366568	0,000699714	0,0006118824	0,0008818164

Błąd systematyczny wynosi 0,001

5. Zestawienie wyników:

H₂O: n = 1,3304 ± 0,001

10%: n = 1,341 ± 0,001

30%: n = 1,3712 ± 0,001

50%: n = 1,4004 ± 0,001

70%: n = 1,4268 ± 0,001

Dane potrzebne do wykonania wykresu obliczyłem w programie Stats:

Współczynniki nachylenia (współczynnik a): -0,000176667

Przecięcie z osią Y (współczynnik b): 1,40473

Niepewność współczynnika nachylenia: 8,3887E-6

Niepewność przecięcia z osią Y: 0,000392719

Współczynnik korelacji: -0,9922

6. Wnioski:

Otrzymane wyniki wykazują na liniową zależność bezwzględnego współczynnika załamania od temperatury dla roztworu gliceryny o stężeniu procentowym= 50%. Można zatem przyjąć, że dla każdej wartości stężenia roztworu zależność będzie liniowa. Wraz ze wzrostem stężenia roztworu wzrasta zdolność do załamywania światła przez dany roztwór. Współczynnik załamania świtała dla danego stężenia malej ze wzrostem temperatury.

3

---